“高性能计算平民化”还有多远？

　　　　　　
高丽华

让高性能计算走向平民化，是去年以来国内高性能计算机厂商争相推出的一大卖点，曙光、联想、浪潮这些高性能计算领域“种子选手”的轮番轰炸，硬是把长期居象牙塔顶端的高性能计算推到了大众和市场层面，高性能计算的神秘色彩被迅速剥落，平民化的脚步似乎依稀可辨。

不过听听用户的声音却是另一回事。

　　　　　　　　　　　挡道的“软门槛” 

“倡议书呼吁国家加大对高性能计算应用软件的投入，同意这一条的请举手。”满头白发的中科院院士陈国良教授指着映在大屏幕上的《关于推动高性能计算应用的倡议书》，大声向台下发问。

7月30日，在浦东上海超级计算中心的会议大厅里，近百名来自全国各地的高性能计算用户和软、硬件厂商代表应声齐刷刷地举起手来。他们中很多人是一大清早下火车，饭都没来得及吃就直接赶到这个“中国计算机学会高性能计算专业委员会成立大会”会场的。
来自洛阳的河南科技大学现代教育技术中心主任商建东告诉记者，他们风尘仆仆来沪“赶会”，为的是在应用中有太多困惑，想看看这个新成立的专委会能够给大家“提供些什么，指点些什么”。 

由于高性能计算（HPC）关系到国家的信息安全，标志着一个国家的科研水平和科技实力，它的研制、应用和发展一直是国人关注的热点。前几年曾掀起了一股HPC（含集群）采购热，可不到两年又冷了下来――虽然两年之后硬件设备更加便宜。

原因何在？中科院李国杰、陈国良、陈左宁等院士的看法是：我们与西方发达国家的最大差距已不在高端计算机本身，而在于我们的应用水平。“应用需求是整个高性能计算机发展的主导因素，在这一点上，我们要比美国等发达国家落后15年左右”（李国杰）。“我对国内HPC产业的评价是三句话：硬件领先于软件；应用比较薄弱；应用效率低下”（陈国良）。

应用落后则缘于应用软件的滞后。受应用行业复杂性、专业性的影响，HPC应用软件开发的难度很大，美国ASCI计划有个调查，一个大型并行处理软件的研发时间若少于8年，将很难获得成功。但国内的研发周期通常只有两到三年，持续性投入不足，开发出来的产品“不怎么好用”，半途而废也是常有的事。目前国内大部分应用软件靠进口，价格昂贵不说，还受到种种限制――发达国家对我进口高端软件是很警惕的，且不少进口软件没有经过并行化移植。这使得很多搭建起来的HPC系统成了一堆裸机，严重地打击了用户的积极性。在这种情况下，应用“方热又冷”也就不难解释了。

“我们经常给用户搭建HPC，那些机器看着挺漂亮，但里面缺软件，跑不起来，就像一匹好马却没有骑手。”中科院软件所并行计算实验室副主任张云泉告诉记者。

“与缺软件同等严重的是缺人才。”在河南科技大商建东眼中，一项HPC应用的成功运行需要一环扣一环的人才链：设计工程师、移植工程师和应用工程师。而国内的情况是人才既少结构又不合理。

用户水平也是个问题。不少用户对HPC仍有一种神秘感和畏惧感，加之建立应用模型与软件算法密切相连，也难住了很多用户。中国计算机学会秘书长杜子德说。很多用户从未搞过仿真和模拟计算这类复杂的应用，有的甚至连单任务的串行计算也没做过。碰上这种用户，你得帮他先从单任务的“串行处理”做起，然后再向并行处理过渡。这如同有人找你学油画，摆好了画布却发现对方连最基本的素描都不会，你只好撇开画布与色彩，先教他在纸上画素描。等到用户终于熟悉了软件的习性，应用开始上手的时候，机器也进入了淘汰期。

“有家用户找我们做汽车碰撞模拟实验，却拿不出三维模型，使我们的服务无从下手。我国制造业用户大多还处在二维设计的水平上，信息化程度很低。”河南科技大范明副教授说。

好在并不全是坏消息――在气象、石油勘探、国防、航空航天等领域应用已成气候。当然，这是长期积累的结果。中国气象科学院研究员金之雁告诉记者，气象领域上世纪九十年代初就把HPC作为发展方向，无论科研还是气象预报单位都在开发并行计算软件，积极参加国际交流，形成了一种应用大氛围，冰冻三尺非一日之寒啊。

现在的问题是面广量大的制造业、中小企业应用还很落后，有的甚至与此毫不沾边。“用得好的大多是国家肯投钱的军队、国家安全等强势部门。而高性能计算的平民化是指其普及到各行各业。“我看距离这一步还有很长的路。”国家智能计算机研发中心主任孙凝晖告诉计算机世界。

无形之手何时发力？

软件障碍、人才障碍乃至用户水平的障碍――在人们为这些个障碍进行诊断时，发现它们都指向同一个病灶：市场需求不足。

“HPC发展缓慢的根本原因是市场需求乏力”，孙凝晖说。最大的应用市场在技术研发这一块，而“技术研发制高点不在我们这里，中国大部分企业还处在引进组装阶段”。

以东莞为例：这里基本是Made in China的一个缩影，对HPC需求不多。欧洲就不同了，那里的大制造水平差我们很多，大制造公司差不多都倒闭了，但HPC应用却很有气候，因为这里是设计研发的制高点，而高水平研发对HPC有天然地依赖性。所以欧洲的HPC“并没有国家投资，主要是市场推动”。

有没有市场推动，结果迥然不同。上海大学先进计算和应用中心常务副主任徐炜民从1999年起做高性能计算服务，一直是免费服务。“一方面学校认为公用设施不能收费，另一方面有些课题组也不愿交费――你收费，他就不来了。他说我回去在自己的小机器上捣鼓一下，文章照样能发表。这就是个应用动力问题。“如果他是做一个商业项目，不用大机器算产品就没有竞争力，你看他愿意不愿意交费？”

“几乎每一个来这里参观的人都会问一个问题――这些年你是怎么坚持下来的？”我们是用其他项目的钱来养这个服务。虽然坚持下来了，但我们的规模没法与国外同行比，我到美国看过几个超算中心，那个气派那个规模，让人汗颜”。徐炜民说。

教育部长江学者刘洪来教授在化学研究上有很多想法，写了论文拿到国外发表，国外刊物要求要配以一定数量的计算数据。学校没有这样档次的计算机，刘教授只好作罢。他的学生到了美国后来信说：老师我用你的想法用美国的机器把论文做出来发表了。

在国内，像刘教授这种“有好多想法，却没有工具实现”的案例比比皆是。这也正是徐炜民要免费坚持做下来的一个原因。

对于市场这只无形之手的推动力，上海超算中心蔡贵新高工的感受很深。上海超算的定位是商业服务，由于上海及周边地区跨国公司和研发中心聚集，推动了超算中心的快速发展。2001年购买的3800亿次的神威一号，当年底使用效率就达到80%，去年又购进每秒运算10万亿次、世界排名第10的“曙光4000A”，成为国内最大的超算中心，今年则通过了英国的信息安全体系认证，在安全服务与质量管理上与国际接轨。

相比之下，那些主要面向高校科研而非产业用户的超算中心，发展就慢得多，很多服务依然免费。“只做研究，没有产业需求，他不可能为昂贵的大机器服务埋单。为什么药物实验部门愿意埋单？因为药物筛选实验如果单靠实物来做，成本太高了，企业会有一个比较，一旦发现成本大幅度下降，就会慷慨解囊。可惜现在有这种需求的用户太少了。”中科院超算中心主任迟学斌说。

曙光已经出现。就全国范围看，长三角、珠三角等发达地区的HPC市场正在生成。“现在东莞已不仅仅是Made in China，还有Design by China――开始有了为工业服务的设计机构。”孙凝晖说。他分析，由于大制造的附加值越来越低，加之越南和中国西部等成本更低的地区转向大制造，对两个“三角”及京津等地区形成了很大压力，创造品牌、提升产业结构、培育核心技术已成为中国企业的当务之急，中国大制造“组装多，原创少”的历史也将随之改写。这样一种转型虽说刚刚开始，但强力拉动HPC市场需求的势头却不可逆转，无形之手发力的时间已为时不远了。